JP5336905B2 - Temperature control device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a temperature regulator capable of performing the fast warm-up of a battery pack. <P>SOLUTION: The temperature regulator is used for adjusting a temperature of a battery pack 10 installed outside a vehicle compartment 111 of a fuel-cell vehicle 100, and comprises a casing 20 for storing the battery cell 10 therein, an air intake duct 30 through which air sucked from a surrounding part into the casing 20 passes, a discharging duct 51 through which air discharged from the casing 20 to the surrounding part passes, a heater 41 arranged at the air intake duct 30 to heat the air sucked into the casing 20, and a fan 61 for flowing air. An intake port 32 of the air intake duct 30 and a discharging port 52 of the discharging duct 51 are formed toward the rear side of the fuel-cell vehicle 100. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、組電池の温度を調整する温度調整装置に関する。   The present invention relates to a temperature adjustment device that adjusts the temperature of an assembled battery.

近年、燃料電池車やハイブリッド車の開発が急速に進められている。このような燃料電池車等は、リチウムイオン型の組電池を搭載し、加速時に組電池を放電させることでモータをアシストしたり、減速時の回生電力を組電池に充電したりしている。   In recent years, development of fuel cell vehicles and hybrid vehicles has been promoted rapidly. Such a fuel cell vehicle or the like is equipped with a lithium ion type assembled battery and assists the motor by discharging the assembled battery during acceleration or charges the assembled battery with regenerative power during deceleration.

ところが、このような組電池の充放電性能は温度に大きく依存し、例えば組電池の温度が低い場合、放電性能を高めるため、組電池を暖機する技術が提案されている(特許文献1参照)。   However, the charge / discharge performance of such an assembled battery greatly depends on the temperature. For example, when the temperature of the assembled battery is low, a technique for warming up the assembled battery has been proposed in order to enhance the discharge performance (see Patent Document 1). ).

特開2003−341448号公報JP 2003-341448 A

このような組電池を搭載する燃料電池車は、低温環境下(例えば0℃以下)でも、始動・走行するため、組電池の暖機技術に関しては、更なる改良・改善が望まれる。
そこで、本発明は、組電池を速やかに暖機可能な温度調整装置を提供することを課題とする。
Since a fuel cell vehicle equipped with such an assembled battery starts and travels even in a low temperature environment (for example, 0 ° C. or lower), further improvement and improvement of the assembled battery warm-up technology is desired.
Then, this invention makes it a subject to provide the temperature control apparatus which can warm up an assembled battery rapidly.

前記課題を解決するための手段として、本発明は、車両の車室外に配置された組電池の温度を調整する温度調整装置であって、内部に前記組電池を収納する筐体と、外部から前記筐体内に吸気される空気が通流する吸気配管と、前記筐体内から外部に排気される空気が通流する排気配管と、前記外部であって、前記排気配管からの空気が滞留する空気滞留室と、前記吸気配管に設けられ、前記筐体内に吸気される空気を加熱するヒータと、空気を通流させるためのファンと、を備え、前記吸気配管の吸気口と前記排気配管の排気口は、前記空気滞留室で車両の後方に向かって開口していることを特徴とする温度調整装置である。
また、前記温度調整装置において、前記空気滞留室の下方は、前記車両のフレームに取り付けられたアンダーカバーによって塞がれていることを特徴とする。
As means for solving the above-mentioned problems, the present invention provides a temperature adjusting device for adjusting the temperature of an assembled battery arranged outside a vehicle compartment of a vehicle, and a housing for housing the assembled battery therein, and an external device. An intake pipe through which air sucked into the casing flows, an exhaust pipe through which air exhausted from the casing to the outside flows, and air that is outside and in which air from the exhaust pipe stays A residence chamber; a heater that is provided in the intake pipe and that heats the air that is sucked into the housing; and a fan that allows air to flow therethrough; an intake port of the intake pipe and an exhaust of the exhaust pipe The mouth is a temperature adjusting device characterized by opening toward the rear of the vehicle in the air retention chamber .
In the temperature adjusting device, the lower part of the air retention chamber is blocked by an under cover attached to the frame of the vehicle.

このような温度調整装置によれば、ヒータが筐体内に吸気される空気を加熱し、この暖められた空気が、組電池を暖機する。
そして、吸気配管の吸気口と排気配管の排気口は、いずれも、車両の後方に向かって開口しているので、つまり、吸気口と排気口とは同一の向きであるので、排気配管の排気口から外部に排気された空気が、吸気口から吸気配管に吸気されやすくなる。
According to such a temperature adjusting device, the heater heats the air sucked into the casing, and the warmed air warms up the assembled battery.
Since the intake port of the intake pipe and the exhaust port of the exhaust pipe are both open toward the rear of the vehicle, that is, the intake port and the exhaust port are in the same direction. Air that has been exhausted to the outside through the mouth is likely to be sucked into the intake pipe from the air inlet.

ここで、排気口から排気される空気は、充放電することで自己発熱する組電池によって暖められている。そして、この暖められた空気が、前記したように、吸気口、吸気配管を通り、ヒータで暖められた後、筐体内に供給され、組電池を暖機する。このようにして、自己発熱する組電池で暖められ、排気口から排気された空気が、筐体内に再び供給され、組電池を暖めるので、組電池を速やかに暖機できる。   Here, the air exhausted from the exhaust port is warmed by an assembled battery that self-heats by charging and discharging. Then, as described above, the warmed air passes through the intake port and the intake pipe, is heated by the heater, and then is supplied into the casing to warm up the assembled battery. In this manner, the air heated by the self-heating assembled battery and exhausted from the exhaust port is supplied again into the housing to warm the assembled battery, so that the assembled battery can be quickly warmed up.

また、吸気配管の吸気口と排気配管の排気口とは、車両の後方に向かって開口しているので、例えば、車両が低温環境下を走行している場合において、低温の走行風が吸気口及び排気口には導入されにくい。すなわち、低温の走行風は筐体内に導入されにくく、低温の走行風によって組電池の暖機が遅れることはない。   In addition, since the intake port of the intake pipe and the exhaust port of the exhaust pipe are opened toward the rear of the vehicle, for example, when the vehicle is traveling in a low temperature environment, the low-temperature traveling wind is And it is difficult to be introduced into the exhaust port. That is, the low-temperature traveling wind is not easily introduced into the casing, and the warm-up of the assembled battery is not delayed by the low-temperature traveling wind.

また、前記温度調整装置において、前記排気配管に設けられ、前記組電池の暖機時にその開度が小さくなる弁装置を備えることを特徴とする。   The temperature adjusting device may further include a valve device that is provided in the exhaust pipe and whose opening degree is reduced when the assembled battery is warmed up.

このような温度調整装置によれば、組電池の暖機時、弁装置の開度は小さくなり、筐体内から外部に空気が排気されにくくなる。すなわち、空気は、筐体内で自己発熱する組電池でさらに暖められた後、外部に排気されるので、排気される空気の温度は高くなる。
そして、この温度の高い空気が、吸気口、吸気配管を通って、筐体内に供給されるので、組電池を速やかに暖機できる。
According to such a temperature adjustment device, when the assembled battery is warmed up, the opening degree of the valve device becomes small, and air is hardly exhausted from the inside of the housing to the outside. That is, since the air is further heated by the assembled battery that self-heats in the housing and then exhausted to the outside, the temperature of the exhausted air becomes high.
And since this high temperature air is supplied in a housing | casing through an inlet port and intake piping, an assembled battery can be warmed up rapidly.

また、前記温度調整装置において、前記ファンは、前記排気配管に設けられ、前記組電池の暖機時に前記筐体内から外部に排気される空気の流量を少なくすることを特徴とする。   In the temperature adjusting device, the fan is provided in the exhaust pipe, and reduces the flow rate of air exhausted from the inside of the housing to the outside when the assembled battery is warmed up.

このような温度調整装置によれば、組電池の暖機時、ファンが、筐体内から外部に排気される空気の流量を少なくする。
これにより、空気は、筐体内で自己発熱する組電池でさらに暖められた後、外部に排気されるので、排気される空気の温度は高くなる。そして、この温度の高い空気が、吸気口、吸気配管を通って、筐体内に供給されるので、組電池を速やかに暖機できる。
According to such a temperature control device, when the assembled battery is warmed up, the fan reduces the flow rate of air exhausted from the inside of the housing to the outside.
Thus, the air is further heated by the assembled battery that self-heats in the housing and then exhausted to the outside, so that the temperature of the exhausted air becomes high. And since this high temperature air is supplied in a housing | casing through an inlet port and intake piping, an assembled battery can be warmed up rapidly.

また、前記温度調整装置において、前記ヒータは、格子状であり、吸気された空気に同伴する異物を除去することを特徴とする。   In the temperature control device, the heater has a lattice shape, and removes foreign substances accompanying the sucked air.

このような温度調整装置によれば、格子状のヒータによって、吸気される空気に同伴する異物を除去できる。   According to such a temperature adjusting device, the foreign substances accompanying the sucked air can be removed by the lattice heater.

また、前記温度調整装置において、前記ヒータの下流の前記吸気配管に、吸気された空気に同伴する異物を除去するフィルタを備えることを特徴とする。   In the temperature adjusting device, the intake pipe downstream of the heater is provided with a filter for removing foreign substances accompanying the intake air.

このような温度調整装置によれば、フィルタによって、吸気された空気に同伴する異物を除去できる。
なお、フィルタの目開き(ピッチ)は、格子状のヒータの目開きよりも小さいことが好ましい。
According to such a temperature adjusting device, the filter can remove foreign substances accompanying the sucked air.
In addition, it is preferable that the opening (pitch) of the filter is smaller than the opening of the grid heater.

また、前記温度調整装置において、前記ファンは、前記組電池の冷却時において、吸気される空気の流量を制御することを特徴とする。   Further, in the temperature adjusting device, the fan controls a flow rate of air taken in when the assembled battery is cooled.

このような温度調整装置によれば、組電池の冷却時、ファンが吸気される空気の流量を制御することにより、組電池を好適に冷却できる。
なお、組電池の温度が高くなるほど、ファンは吸気される空気の流量を増加させることが好ましい。
According to such a temperature adjusting device, when the assembled battery is cooled, the assembled battery can be suitably cooled by controlling the flow rate of the air taken in by the fan.
In addition, it is preferable that a fan increases the flow volume of the air inhaled, so that the temperature of an assembled battery becomes high.

また、前記温度調整装置において、前記吸気口は、前記排気口よりも高い位置であることを特徴とする。   In the temperature adjusting device, the intake port is higher than the exhaust port.

このような温度調整装置によれば、高さ方向において、吸気口は、排気口よりも高い位置であるので、仮に、排気口から結露水等が排出されたとしても、この排出された結露水等が吸気口に浸入することはない。また、吸気口は、高い位置に配置されているので、雨水等がこの吸気口に浸入することもない。   According to such a temperature adjusting device, since the intake port is higher than the exhaust port in the height direction, even if condensed water or the like is discharged from the exhaust port, the discharged condensed water Etc. does not enter the air intake. Further, since the intake port is arranged at a high position, rainwater or the like does not enter the intake port.

本発明によれば、組電池を速やかに暖機可能な温度調整装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the temperature control apparatus which can warm up a assembled battery rapidly can be provided.

本実施形態に係る燃料電池車の側面図である。It is a side view of the fuel cell vehicle concerning this embodiment. 本実施形態に係る燃料電池車の側面図を拡大した図である。It is the figure which expanded the side view of the fuel cell vehicle which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る組電池装置の斜視図である。It is a perspective view of the assembled battery apparatus which concerns on this embodiment. 本実施形態に係る組電池装置の分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the assembled battery apparatus which concerns on this embodiment. 図3のX1−X1線断面図である。It is the X1-X1 sectional view taken on the line of FIG. 図3のX2−X2線断面図である。It is the X2-X2 sectional view taken on the line of FIG. 図3のX3−X3線断面図である。It is the X3-X3 sectional view taken on the line of FIG. 本実施形態に係る組電池装置の動作を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows operation | movement of the assembled battery apparatus which concerns on this embodiment.

以下、本発明の一実施形態について、図1〜図8を参照して説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

≪組電池装置の構成≫
図1に示すように、本実施形態に係る組電池装置1は、燃料電池スタック(図示しない)と共に、燃料電池車100(車両)に搭載されている。組電池装置1は、後記するECU70(Electronic Control Unit、電子制御装置)からの指令に従って、燃料電池スタックの余剰発電電力や減速時における走行用のモータからの回生電力を充電したり、加速時に放電し、その電力をモータに供給することで、燃料電池スタックをアシストするものである。
なお、組電池10の充放電は、組電池10の出力端子に接続され、ECU70の指令に従う図示しない電力制御器(DC/DCコンバータ)によって制御される。
≪Configuration of assembled battery device≫
As shown in FIG. 1, an assembled battery device 1 according to the present embodiment is mounted on a fuel cell vehicle 100 (vehicle) together with a fuel cell stack (not shown). The assembled battery device 1 is charged with surplus power generated by the fuel cell stack or regenerative power from the running motor during deceleration in accordance with a command from an ECU 70 (Electronic Control Unit) described later, or discharged during acceleration. The fuel cell stack is assisted by supplying the electric power to the motor.
In addition, charging / discharging of the assembled battery 10 is connected to the output terminal of the assembled battery 10, and is controlled by a power controller (DC / DC converter) (not shown) according to a command from the ECU 70.

図1及び図2に示すように、燃料電池車100内は、ダッシュボードパネル101、フロアパネル102及びトランクフロアパネル103によって、車室111及びトランクルーム112と、モータ室121、センタートンネル122及びタンク室123と、に仕切られている。モータ室121には、走行用のモータや変速機(図示しない)が配置されており、センタートンネル122には、燃料電池スタック(図示しない)が配置されており、タンク室123には、水素タンク124が配置されている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the interior of the fuel cell vehicle 100 includes a vehicle compartment 111 and a trunk room 112, a motor room 121, a center tunnel 122 and a tank room by a dashboard panel 101, a floor panel 102 and a trunk floor panel 103. 123. A motor and a transmission (not shown) for traveling are arranged in the motor chamber 121, a fuel cell stack (not shown) is arranged in the center tunnel 122, and a hydrogen tank is installed in the tank chamber 123. 124 is arranged.

そして、組電池装置1(組電池10)は、後部座席(図示しない)下方のフロアパネル102下のセンタートンネル122内、つまり、車室111外に配置されている。
このような組電池装置1は、組電池10の温度を調整する温度調整装置が組み込まれたものであって、組電池10と、温度センサ12と、筐体20と、吸気ダクト30(吸気配管)と、ヒータ41と、フィルタ42と、排気ダクト51(排気配管)と、ファン61、バタフライ弁62(弁装置)と、ECU70とを備えている。
The assembled battery device 1 (assembled battery 10) is disposed in the center tunnel 122 below the floor panel 102 below the rear seat (not shown), that is, outside the vehicle compartment 111.
Such an assembled battery device 1 incorporates a temperature adjustment device that adjusts the temperature of the assembled battery 10, and includes the assembled battery 10, the temperature sensor 12, the housing 20, and the intake duct 30 (intake piping). ), A heater 41, a filter 42, an exhaust duct 51 (exhaust piping), a fan 61, a butterfly valve 62 (valve device), and an ECU 70.

<組電池>
組電池10は、複数の単電池11を備えており、複数の単電池11はバスバー(図示しない)によって直列で接続されている。単電池11は、例えば、リチウムイオン型、ニッケル水素型の二次電池から構成され、充放電可能であると共に、その充放電性能は温度に大きく依存する。なお、単電池11は充放電すると自己発熱する。
<Battery assembly>
The assembled battery 10 includes a plurality of unit cells 11, and the plurality of unit cells 11 are connected in series by a bus bar (not shown). The unit cell 11 is composed of, for example, a lithium ion type or nickel hydride type secondary battery, is chargeable / dischargeable, and its charge / discharge performance greatly depends on temperature. The unit cell 11 self-heats when charged and discharged.

また、複数の単電池11は、左右方向(車幅方向)及び上下方向において、所定の隙間を隔てて配置されている(図5参照)。そして、単電池11(組電池10)を暖機又は冷却する空気が、前記隙間を通流するようになっている。
なお、図4及び図5では、円柱状の単電池11を記載しているが、これに限定されず、角型の単電池11でもよい。また、左右方向及び上下方向における単電池11の数は適宜変更してよい。
The plurality of single cells 11 are arranged with a predetermined gap in the left-right direction (vehicle width direction) and the up-down direction (see FIG. 5). And the air which warms up or cools the cell 11 (assembled battery 10) flows through the said clearance gap.
4 and 5 show the cylindrical unit cell 11, the invention is not limited to this, and a rectangular unit cell 11 may be used. Moreover, you may change suitably the number of the cell 11 in the left-right direction and an up-down direction.

<温度センサ>
温度センサ12は、組電池10の温度を検出するセンサであり、本実施形態では、2つの温度センサ12、12が、組電池10を構成する適所の単電池11、11にそれぞれ取り付けられている(図5参照)。
そして、温度センサ12は、検出した組電池10(単電池11)の現在の温度T11をECU70に出力するようになっている。
ただし、温度センサ12の数・位置はこれに限定されず、適宜変更してよく、例えば、各単電池11に取り付けてもよい。また、筐体20外に温度センサ12を取り付け、検出される温度に基づいて、組電池10の温度T11を推定する構成でもよい。
<Temperature sensor>
The temperature sensor 12 is a sensor that detects the temperature of the assembled battery 10, and in the present embodiment, the two temperature sensors 12, 12 are respectively attached to the appropriate unit cells 11, 11 constituting the assembled battery 10. (See FIG. 5).
Then, the temperature sensor 12 outputs the detected current temperature T11 of the assembled battery 10 (unit cell 11) to the ECU 70.
However, the number and position of the temperature sensors 12 are not limited to this, and may be changed as appropriate. For example, the temperature sensors 12 may be attached to the single cells 11. Moreover, the structure which estimates the temperature T11 of the assembled battery 10 based on the temperature which attaches the temperature sensor 12 out of the housing | casing 20 and is detected may be sufficient.

<筐体>
筐体20は、内部に組電池10を収納することで、組電池10を水、埃等から保護する電池ボックスであり、平形の箱状を呈している。そして、筐体20は、井桁状のサブフレーム130上に固定されている(図4参照)。
<Case>
The housing 20 is a battery box that protects the assembled battery 10 from water, dust, and the like by housing the assembled battery 10 therein, and has a flat box shape. And the housing | casing 20 is being fixed on the cross frame 130 of a cross-beam shape (refer FIG. 4).

なお、サブフレーム130は、前後方向に延びる2本の前後フレーム131、131と、これに接合された2本のクロスメンバ132、132とによって、井桁状に構成されている。そして、サブフレーム130の下面には、アンダーカバー133が取り付けられており、前後フレーム131、クロスメンバ132、アンダーカバー133及び後記する底パネル25で囲まれた空間は、筐体20から排出された空気の排気流路134として機能している(図5参照)。   The sub-frame 130 is formed in a cross beam shape by two front and rear frames 131 and 131 extending in the front-rear direction and two cross members 132 and 132 joined to the front and rear frames 131 and 131. An under cover 133 is attached to the lower surface of the subframe 130, and the space surrounded by the front and rear frame 131, the cross member 132, the under cover 133 and the bottom panel 25 described later is discharged from the housing 20. It functions as an air exhaust passage 134 (see FIG. 5).

筐体20は、上パネル21と、2枚の側パネル22、22と、前パネル23と、後パネル24と、2枚の底パネル25、25とを備えている。   The housing 20 includes an upper panel 21, two side panels 22 and 22, a front panel 23, a rear panel 24, and two bottom panels 25 and 25.

側パネル22、22は、筐体20の左壁部又は右壁部を構成し、各側パネル22には、筐体20内に向かう空気が通る4つの空気導入孔22aが形成されている(図4参照)。
すなわち、側パネル22、22は、車幅方向において筐体20の両端部にそれぞれ配置されると共に、筐体20の対向する面(左側面、右側面)を構成している。そして、組電池10を暖機/冷却する空気が、この対向する側パネル22の空気導入孔22aから、筐体20内に導入するようになっている(図5参照)。
The side panels 22 and 22 constitute a left wall portion or a right wall portion of the housing 20, and each of the side panels 22 is formed with four air introduction holes 22 a through which air traveling into the housing 20 passes ( (See FIG. 4).
That is, the side panels 22 and 22 are disposed at both ends of the housing 20 in the vehicle width direction, and constitute opposing surfaces (left side surface and right side surface) of the housing 20. And the air which warms up / cools the assembled battery 10 is introduce | transduced in the housing | casing 20 from the air introduction hole 22a of this opposing side panel 22 (refer FIG. 5).

底パネル25、25は、筐体20の底壁部を構成している。底パネル25、25は、車幅方向において、所定間隔を隔てて配置されており、底パネル25、25の間は、筐体20内の空気を、筐体20下の排気流路134に排気する排気口26となっている(図5参照)。なお、排気口26は、車幅方向において、側パネル22、22の略中間位置に配置されている。   The bottom panels 25, 25 constitute a bottom wall portion of the housing 20. The bottom panels 25 and 25 are arranged at a predetermined interval in the vehicle width direction, and between the bottom panels 25 and 25, the air in the casing 20 is exhausted to the exhaust passage 134 below the casing 20. This is an exhaust port 26 (see FIG. 5). In addition, the exhaust port 26 is arrange | positioned in the approximate position of the side panels 22 and 22 in the vehicle width direction.

<吸気ダクト>
吸気ダクト30は、タンク室123(外部)から筐体20内に吸気される空気が通流する吸気配管を構成している。吸気ダクト30は、上流から下流に向かって、吸気部31と、吸気部31の下流端で二股に分岐した左分岐部33及び右分岐部34と、を備えている。
なお、吸気部31から左分岐部33及び右分岐部34に分岐する分岐部分35は、後方視で略逆T字形を呈している(図3、図6参照)。
<Intake duct>
The intake duct 30 constitutes an intake pipe through which air sucked into the housing 20 from the tank chamber 123 (external) flows. The intake duct 30 includes an intake portion 31 and a left branch portion 33 and a right branch portion 34 that are bifurcated at the downstream end of the intake portion 31 from upstream to downstream.
Note that the branch portion 35 that branches from the intake portion 31 to the left branch portion 33 and the right branch portion 34 has a substantially inverted T shape in a rear view (see FIGS. 3 and 6).

吸気部31は、略上下方向に延び、その上流端に吸気口32が形成されており、吸気口32は車両の後方に向かって開口している。これにより、例えば、燃料電池車100が低温環境下を走行した場合において、組電池10を暖機すべきとき、低温の走行風が吸気口32に流入しにくく、その結果、組電池10が速やかに暖機されるようになっている。   The intake portion 31 extends substantially in the vertical direction, and an intake port 32 is formed at the upstream end thereof. The intake port 32 opens toward the rear of the vehicle. Thereby, for example, when the fuel cell vehicle 100 travels in a low temperature environment, when the assembled battery 10 is to be warmed up, low-temperature traveling wind is unlikely to flow into the intake port 32. It is supposed to be warmed up.

また、吸気口32は、高さ方向(上下方向)において、後記する排気ダクト51の排気口52よりも高い位置に配置されている(図2参照)。これにより、仮に、排気口52から結露水等が排出されたとしても、この結露水等が吸気口32に浸入することはない。また、吸気口32は、高い位置に配置されているので、雨水等が浸入することもない。   Further, the intake port 32 is disposed at a position higher than an exhaust port 52 of an exhaust duct 51 described later in the height direction (vertical direction) (see FIG. 2). Thus, even if condensed water or the like is discharged from the exhaust port 52, the condensed water or the like does not enter the intake port 32. Further, since the intake port 32 is arranged at a high position, rainwater or the like does not enter.

左分岐部33は、吸気部31の下流端から、左方に延びた後、前方に延びるように形成されており、左側の側パネル22に接続されている。そして、吸気部31から左に分岐した空気は、左分岐部33、左側の側パネル22の4つの空気導入孔22aを順に通って、筐体20の左側内に導入するようになっている(図5参照)。   The left branch portion 33 is formed so as to extend from the downstream end of the intake portion 31 to the left and then forward, and is connected to the left side panel 22. The air branched to the left from the intake portion 31 is introduced into the left side of the housing 20 through the left branch portion 33 and the four air introduction holes 22a of the left side panel 22 in this order ( (See FIG. 5).

右分岐部34は、吸気部31の下流端から、右方に延びた後、前方に延びるように形成されており、右側の側パネル22に接続されている。そして、吸気部31から右に分岐した空気は、右分岐部34、右側の側パネル22の4つの空気導入孔22aを順に通って、筐体20の右側内に導入するようになっている(図5参照)。   The right branch portion 34 is formed so as to extend from the downstream end of the intake portion 31 to the right and then forward, and is connected to the right side panel 22. The air branched rightward from the intake portion 31 is introduced into the right side of the housing 20 through the right branch portion 34 and the four air introduction holes 22a of the right side panel 22 in this order ( (See FIG. 5).

<ヒータ>
ヒータ41は、格子状に形成されており、空気がヒータ41を通過可能となっている(図3参照)。そして、ヒータ41は、吸気口32に取り付けられており、吸気される空気に同伴するやや大きめの異物(例えば枯葉)を除去するようになっている。
<Heater>
The heater 41 is formed in a lattice shape so that air can pass through the heater 41 (see FIG. 3). The heater 41 is attached to the air inlet 32, and removes a slightly larger foreign object (for example, dead leaves) accompanying the intake air.

このようなヒータ41は、セラミックヒータ、ニクロム線ヒータ等からなり、組電池10及び/又は燃料電池スタック(図示しない)を電源すると共に、ECU70によってON/OFF制御されるようになっている。そして、ヒータ41がONされると、吸気される空気が暖められ、暖められた空気が組電池10を暖機するようになっている。   Such a heater 41 is composed of a ceramic heater, a nichrome wire heater, or the like, and powers the assembled battery 10 and / or the fuel cell stack (not shown) and is ON / OFF controlled by the ECU 70. When the heater 41 is turned on, the air that is taken in is warmed, and the warmed air warms up the assembled battery 10.

<フィルタ>
フィルタ42は、吸気される空気に同伴する微小な異物(埃、塵等)を除去するものであって、本実施形態では略角筒状を呈しており、吸気ダクト30の前記した略逆T字形を呈する分岐部分35内、つまり、ヒータ41の下流に配置されている(図3、図6参照)。
<Filter>
The filter 42 removes minute foreign matters (dust, dust, etc.) accompanying the air to be sucked in, and has a substantially rectangular tube shape in the present embodiment. It arrange | positions in the branch part 35 which exhibits a character shape, ie, the downstream of the heater 41 (refer FIG. 3, FIG. 6).

このようなフィルタ42は、例えば不織布から形成され、フィルタ42の目開きは格子状のヒータ41の目開きよりも小さく設計されている。そして、吸気部31からの空気は、略角筒状のフィルタ42の中空部に流入した後、分岐することで左又は右に通流向きを変えた後、フィルタ42の周壁部を通過する際に、埃、塵等の微小な異物が除去されるようになっている(図6参照)。   Such a filter 42 is formed from, for example, a nonwoven fabric, and the opening of the filter 42 is designed to be smaller than the opening of the grid heater 41. Then, after the air from the intake portion 31 flows into the hollow portion of the substantially rectangular tube-shaped filter 42 and then branches to change the flow direction to the left or right, the air passes through the peripheral wall portion of the filter 42. In addition, minute foreign matters such as dust and dust are removed (see FIG. 6).

フィルタ42の下方には、フィルタ42のメンテナンス時に取り外されるリッド43が吸気ダクト30に着脱自在に取り付けられている(図6参照)。また、リッド43の中央には、凹部44が形成されており、この凹部44にフィルタ42で除去された埃や、結露水が溜まるようになっている。   Below the filter 42, a lid 43 that is removed during maintenance of the filter 42 is detachably attached to the intake duct 30 (see FIG. 6). In addition, a recess 44 is formed at the center of the lid 43, and dust and condensed water removed by the filter 42 are accumulated in the recess 44.

<排気ダクト>
排気ダクト51は、筐体20内からタンク室123(外部)に排気される空気が通流する排気配管を構成しており、筐体20の左方に配置されると共に、前記した筐体20下の排気流路134と連通している(図3、図6参照)。
<Exhaust duct>
The exhaust duct 51 constitutes an exhaust pipe through which air exhausted from the inside of the housing 20 to the tank chamber 123 (external) flows, and is disposed on the left side of the housing 20. It communicates with the lower exhaust passage 134 (see FIGS. 3 and 6).

そして、排気ダクト51の排気口52は、車両の後方に向かって開口しており、筐体20からの空気は後方に向かって排気されるようになっている(図2、図3参照)。これにより、後方に向かって開口する吸気口32と同様に、例えば、燃料電池車100が低温環境下を走行した場合において、組電池10を暖機すべきとき、低温の走行風が排気口52に流入しにくくなっている。   An exhaust port 52 of the exhaust duct 51 opens toward the rear of the vehicle, and air from the housing 20 is exhausted toward the rear (see FIGS. 2 and 3). Thus, similarly to the intake port 32 that opens toward the rear, for example, when the fuel cell vehicle 100 travels in a low-temperature environment, when the battery pack 10 should be warmed up, the low-temperature traveling wind is discharged from the exhaust port 52. It becomes difficult to flow into.

また、排気口52と吸気口32とは、同一向きである後方に向かって開口しているので、組電池10で暖められ、排気口52から排気された空気の一部が、吸気口32から吸気されやすくなっている。これにより、組電池10の廃熱が、組電池10の暖機に再利用され、組電池10が速やかに暖機されるようになっている。   Further, since the exhaust port 52 and the intake port 32 are opened rearward in the same direction, a part of the air heated by the assembled battery 10 and exhausted from the exhaust port 52 is discharged from the intake port 32. It is easy to be inhaled. Thereby, the waste heat of the assembled battery 10 is reused to warm up the assembled battery 10, and the assembled battery 10 is quickly warmed up.

<ファン>
ファン61は、作動することで暖機風又は冷却風となる空気の流れを生じさせるものであり、排気ダクト51内に設けられている(図5、図7参照)。
ファン61は、組電池10及び/又は燃料電池スタック(図示しない)を電源とすると共に、ECU70によってON/OFF制御、並びに、その回転速度(空気の流量)が制御されるようになっている。
なお、本実施形態では、ファン61は一定の回転速度で回転する場合を例示する。
<Fan>
The fan 61 generates air flow that becomes warm-up air or cooling air by operating, and is provided in the exhaust duct 51 (see FIGS. 5 and 7).
The fan 61 uses the assembled battery 10 and / or the fuel cell stack (not shown) as a power source, and the ECU 70 controls the ON / OFF control and the rotation speed (air flow rate).
In the present embodiment, the case where the fan 61 rotates at a constant rotation speed is illustrated.

<バラフライ弁>
バタフライ弁62は、排気ダクト51内であって、ファン61よりも下流に設けられている(図7参照)。
バタフライ弁62は、リターンスプリング(図示しない)によって常開型(ノーマルオープン型)で構成されると共に、その開度は、ECU70からの指令に従うステッピングモータ(図示しない)によって制御される。
そして、バタフライ弁62の開度が小さくなると、筐体20内の空気が、排気ダクト51(筐体20)から外部に排気されにくくなる。すなわち、排気ダクト51から排気される空気の流量が少なくなる。つまり、通流する空気が筐体20内の組電池10でさらに暖められた後、外部に排気されることになり、排気される空気の温度が上昇するようになっている。
<Barafly valve>
The butterfly valve 62 is provided in the exhaust duct 51 and downstream of the fan 61 (see FIG. 7).
The butterfly valve 62 is configured as a normally open type (normally open type) by a return spring (not shown), and its opening degree is controlled by a stepping motor (not shown) according to a command from the ECU 70.
And if the opening degree of the butterfly valve 62 becomes small, the air in the housing | casing 20 will become difficult to be exhausted outside from the exhaust duct 51 (housing | casing 20). That is, the flow rate of air exhausted from the exhaust duct 51 is reduced. That is, the flowing air is further heated by the assembled battery 10 in the housing 20 and then exhausted to the outside, so that the temperature of the exhausted air rises.

<ECU>
ECU70は、組電池装置1を電子制御する制御装置であり、CPU、ROM、RAM、各種インタフェイス、電子回路などを含んで構成されており、その内部に記憶されたプログラムに従って、ヒータ41、ファン61及びバタフライ弁62を制御し、各種処理を実行するようになっている。
<ECU>
The ECU 70 is a control device that electronically controls the assembled battery device 1 and includes a CPU, a ROM, a RAM, various interfaces, an electronic circuit, and the like. According to a program stored therein, the heater 41 and the fan 61 and the butterfly valve 62 are controlled to execute various processes.

≪組電池装置の動作・効果≫
次に、図8を参照して、組電池装置1の動作・効果を説明する。
なお、組電池10は、ECU70からの指令に従って充電又は放電し、自己発熱している。
≪Operation and effect of battery pack device≫
Next, operations and effects of the battery pack apparatus 1 will be described with reference to FIG.
The assembled battery 10 is charged or discharged in accordance with a command from the ECU 70 and self-heats.

ステップS101において、ECU70は、組電池10の現在の温度T11が、第1温度T1以下であるか否か判定する。第1温度T1は、組電池10の充放電特性を高めるため、組電池10の暖機を開始すべきと判断される温度(例えば0℃)であり、事前試験等により求められ、ECU70に予め記憶されている。   In step S101, the ECU 70 determines whether or not the current temperature T11 of the assembled battery 10 is equal to or lower than the first temperature T1. The first temperature T1 is a temperature (for example, 0 ° C.) at which it is determined that warming up of the assembled battery 10 should be started in order to improve the charge / discharge characteristics of the assembled battery 10, and is obtained by a preliminary test or the like. It is remembered.

現在の温度T11が、第1温度T1以下であると判定した場合(S101・Yes)、組電池10を暖機する必要があると判断し、ECU70の処理はステップS102に進む。
一方、現在の温度T11が、第1温度T1以下でないと判定した場合(S101・No)、組電池10を暖機する必要はないと判断し、ECU70の処理はステップS103に進む。
If it is determined that the current temperature T11 is equal to or lower than the first temperature T1 (S101 / Yes), it is determined that the assembled battery 10 needs to be warmed up, and the processing of the ECU 70 proceeds to step S102.
On the other hand, when it determines with the present temperature T11 not being 1st temperature T1 or less (S101 * No), it determines that it is not necessary to warm up the assembled battery 10, and the process of ECU70 progresses to step S103.

ステップS102において、ECU70は、ヒータ41及びファン61をONし、バタフライ弁62の開度を小さくする。
そうすると、タンク室123の空気は、ヒータ41で暖められつつ、吸気口32から吸気部31に吸気される。そして、この暖められた空気は、左分岐部33と右分岐部34に分岐された後、左右の側パネル22の空気導入孔22aから筐体20内に導入し、組電池10を暖める。その後、空気は、筐体20内から、排気口26、排気流路134、排気ダクト51、排気口52を通って、タンク室123に排気される。
In step S <b> 102, the ECU 70 turns on the heater 41 and the fan 61 to reduce the opening of the butterfly valve 62.
Then, the air in the tank chamber 123 is sucked into the intake portion 31 from the intake port 32 while being heated by the heater 41. The warmed air is branched into the left branch portion 33 and the right branch portion 34 and then introduced into the housing 20 from the air introduction holes 22a of the left and right side panels 22 to warm the assembled battery 10. Thereafter, the air is exhausted from the housing 20 to the tank chamber 123 through the exhaust port 26, the exhaust passage 134, the exhaust duct 51, and the exhaust port 52.

ここで、筐体20内を通流する空気は、自己発熱する組電池10によって暖められる。しかも、バタフライ弁62の開度は小さくなっているので、空気は筐体20から排出されにくく、つまり、空気が筐体20内を通流する時間は長くなるので、排気ダクト51からタンク室123に排気される空気の流量は少なくなると共に、その温度は高くなる。
なお、ここでは、バタフライ弁62の開度を小さくし、空気の流量を少なくしているが、その他にファン61の回転速度を下げ、排気される空気の流量を少なくする構成としてもよい。
Here, the air flowing through the housing 20 is warmed by the assembled battery 10 that self-heats. In addition, since the opening degree of the butterfly valve 62 is small, the air is not easily discharged from the housing 20, that is, the time for the air to flow through the housing 20 becomes long. As the flow rate of air exhausted to the air decreases, its temperature increases.
Here, the opening degree of the butterfly valve 62 is reduced and the flow rate of air is reduced. However, the rotational speed of the fan 61 may be lowered to reduce the flow rate of exhausted air.

そして、排気口52と吸気口32とは、タンク室123において、いずれも後方に向かって開口しているので、排気口52から排気された温度の高い空気の一部は、吸気口32から吸気され、ヒータ41で暖められた後、筐体20内に導入され、組電池10を暖める。このようにして、筐体20から排気された暖かい空気の一部が、再び、筐体20内に供給されるので、組電池10は速やかに暖機される。
よって、組電池10の温度T11や外気温度が低くなるほど、組電池10を早急に暖機するべく、バタフライ弁62の開度を小さくしたり、ヒータ41の加熱量(出力)を高めることが好ましい。
Since both the exhaust port 52 and the intake port 32 are opened rearward in the tank chamber 123, a part of the high-temperature air exhausted from the exhaust port 52 is sucked from the intake port 32. Then, after being warmed by the heater 41, it is introduced into the housing 20, and the assembled battery 10 is warmed. In this way, a part of the warm air exhausted from the casing 20 is supplied again into the casing 20, so that the assembled battery 10 is quickly warmed up.
Therefore, it is preferable that the opening degree of the butterfly valve 62 is reduced or the heating amount (output) of the heater 41 is increased in order to quickly warm the assembled battery 10 as the temperature T11 of the assembled battery 10 and the outside air temperature are lowered. .

また、排気口52から排気された温度の高い空気の一部は、筐体20周囲のタンク室123やセンタートンネル122に滞留する。そして、このようにセンタートンネル122等に滞留する空気よって、組電池装置1は保温され、燃料電池車100が低温環境下を走行したとしても、温度低下することはない。   Further, part of the high-temperature air exhausted from the exhaust port 52 stays in the tank chamber 123 and the center tunnel 122 around the housing 20. The assembled battery device 1 is kept warm by the air staying in the center tunnel 122 and the like, and even if the fuel cell vehicle 100 travels in a low temperature environment, the temperature does not decrease.

このようにして、組電池10が速やかに暖機されるので、組電池10は高出力で放電可能となる。したがって、例えば、燃料電池車100が低温環境下で始動した場合において、燃料電池スタックの出力(発電性能)が十分に上昇していないときでも、暖機した組電池10を放電させることで、燃料電池スタックを良好にアシストでき、燃料電池車100は運転者の意思に応じて走行可能となる。
その後、ECU70の処理は、リターンを通って、スタートに戻る。
Thus, since the assembled battery 10 is warmed up quickly, the assembled battery 10 can be discharged at a high output. Therefore, for example, when the fuel cell vehicle 100 is started in a low temperature environment, even when the output (power generation performance) of the fuel cell stack is not sufficiently increased, the warm-up assembled battery 10 is discharged, thereby The battery stack can be assisted well, and the fuel cell vehicle 100 can travel according to the driver's intention.
Thereafter, the process of the ECU 70 returns to the start through a return.

ステップS103において、ECU70は、組電池10の現在の温度T11が、第2温度T2以上であるか否か判定する。第2温度T2は、過昇温による組電池10の劣化を防止するため、組電池10の冷却を開始すべきと判断される温度(例えば50℃)であり、事前試験等により求められ、ECU70に予め記憶されている。   In step S103, the ECU 70 determines whether or not the current temperature T11 of the assembled battery 10 is equal to or higher than the second temperature T2. The second temperature T2 is a temperature (for example, 50 ° C.) at which it is determined that cooling of the assembled battery 10 should be started in order to prevent deterioration of the assembled battery 10 due to excessive temperature rise. Is stored in advance.

現在の温度T11が、第2温度T2以上であると判定した場合(S103・Yes)、組電池10を冷却する必要があると判断し、ECU70の処理はステップS105に進む。
一方、現在の温度T11が、第2温度T2以上でないと判定した場合(S103・No)、組電池10を冷却する必要はないと判断し、ECU70の処理はステップS104に進む。なお、ステップ104に進む場合、組電池10の温度は、組電池10が劣化することなく良好に充放電可能な通常温度範囲にある。
If it is determined that the current temperature T11 is equal to or higher than the second temperature T2 (S103 / Yes), it is determined that the assembled battery 10 needs to be cooled, and the process of the ECU 70 proceeds to step S105.
On the other hand, when it determines with the present temperature T11 not being 2nd temperature T2 or more (S103 * No), it determines with the assembled battery 10 need not be cooled, and the process of ECU70 progresses to step S104. In addition, when progressing to step 104, the temperature of the assembled battery 10 exists in the normal temperature range which can charge / discharge favorably, without the assembled battery 10 deteriorating.

ステップS104において、ECU70は、ヒータ41及びファン61をOFFする。また、ECU70は、バタフライ弁62の開度を全開とする。
その後、ECU70の処理はリターンに進む。
In step S104, the ECU 70 turns off the heater 41 and the fan 61. Further, the ECU 70 fully opens the butterfly valve 62.
Thereafter, the processing of the ECU 70 proceeds to return.

ステップS105において、ECU70は、ヒータ41をOFFし、ファン61をONする。また、ECU70は、バタフライ弁62の開度を全開とする。そうすると、筐体20内を通流する空気によって、組電池10は速やかに冷却される。
なお、組電池10の温度T11が高くなるほど、組電池10を早急に冷却するべく、ファン61の回転速度を高めることが好ましい。
その後、ECU70の処理はリターンに進む。
In step S105, the ECU 70 turns off the heater 41 and turns on the fan 61. Further, the ECU 70 fully opens the butterfly valve 62. Then, the assembled battery 10 is quickly cooled by the air flowing through the housing 20.
In addition, it is preferable to increase the rotational speed of the fan 61 in order to cool the assembled battery 10 as soon as the temperature T11 of the assembled battery 10 increases.
Thereafter, the processing of the ECU 70 proceeds to return.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、例えば次のように変更することができる。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this, For example, it can change as follows in the range which does not deviate from the meaning of this invention.

前記した実施形態では、ヒータ41が吸気口32に設けられた構成を例示したが、その他に例えば、吸気部31の途中に設けられた構成でもよい。   In the above-described embodiment, the configuration in which the heater 41 is provided in the intake port 32 is exemplified. However, for example, a configuration in which the heater 41 is provided in the middle of the intake portion 31 may be used.

前記した実施形態では、組電池装置1が燃料電池車100に搭載された構成を例示したが、その他の車両、例えば、ハイブリッド車、自動二輪車、列車に搭載された構成でもよい。   In the above-described embodiment, a configuration in which the assembled battery device 1 is mounted on the fuel cell vehicle 100 is illustrated, but a configuration in which the assembled battery device 1 is mounted on another vehicle, for example, a hybrid vehicle, a motorcycle, or a train may be used.

1 組電池装置(温度調整装置)
10 組電池
11 単電池
20 筐体
30 吸気ダクト(吸気配管)
32 吸気口
41 ヒータ
42 フィルタ
51 排気ダクト(排気配管)
52 排気口
61 ファン
62 バタフライ弁(弁装置)
70 ECU(制御手段)
100 燃料電池車(車両)
1 Battery assembly (temperature control device)
10 assembled battery 11 single cell 20 housing 30 intake duct (intake piping)
32 Inlet 41 Heater 42 Filter 51 Exhaust duct (Exhaust piping)
52 Exhaust port 61 Fan 62 Butterfly valve (valve device)
70 ECU (control means)
100 Fuel cell vehicle (vehicle)

Claims (8)

車両の車室外に配置された組電池の温度を調整する温度調整装置であって、
内部に前記組電池を収納する筐体と、
外部から前記筐体内に吸気される空気が通流する吸気配管と、
前記筐体内から外部に排気される空気が通流する排気配管と、
前記外部であって、前記排気配管からの空気が滞留する空気滞留室と、
前記吸気配管に設けられ、前記筐体内に吸気される空気を加熱するヒータと、
空気を通流させるためのファンと、
を備え、
前記吸気配管の吸気口と前記排気配管の排気口は、前記空気滞留室で車両の後方に向かって開口している
ことを特徴とする温度調整装置。
A temperature adjustment device for adjusting the temperature of an assembled battery disposed outside a vehicle compartment of a vehicle,
A housing for storing the assembled battery therein;
An intake pipe through which air sucked into the housing from outside flows;
An exhaust pipe through which air exhausted to the outside from the inside flows;
An outside air retention chamber in which air from the exhaust pipe is retained;
A heater that is provided in the intake pipe and heats the air taken into the housing;
With a fan to let air through,
With
The temperature adjusting device, wherein an intake port of the intake pipe and an exhaust port of the exhaust pipe are opened toward the rear of the vehicle in the air retention chamber .
前記空気滞留室の下方は、前記車両のフレームに取り付けられたアンダーカバーによって塞がれている  The lower part of the air retention chamber is blocked by an under cover attached to the vehicle frame.
ことを特徴とする請求項1に記載の温度調整装置。  The temperature adjusting device according to claim 1, wherein:
前記排気配管に設けられ、前記組電池の暖機時にその開度が小さくなる弁装置を備える
ことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の温度調整装置。
The exhaust piping is provided, the temperature adjustment device according to claim 1 or claim 2, characterized in that the opening at the time of warm-up of the battery pack comprises a small valve device.
前記ファンは、前記排気配管に設けられ、前記組電池の暖機時に前記筐体内から外部に排気される空気の流量を少なくする
ことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の温度調整装置。
The fan, the provided in an exhaust pipe, any one of the sets claims 1 to 3, characterized in that to reduce the flow rate of air to be exhausted to the outside from the housing during warm-up of the cell The temperature adjusting device described in 1.
前記ヒータは、格子状であり、吸気された空気に同伴する異物を除去する
ことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の温度調整装置。
The temperature adjusting device according to any one of claims 1 to 4 , wherein the heater has a lattice shape and removes foreign substances accompanying the sucked air.
前記ヒータの下流の前記吸気配管に、吸気された空気に同伴する異物を除去するフィルタを備える
ことを特徴とする請求項に記載の温度調整装置。
The temperature adjusting device according to claim 5 , wherein the intake pipe downstream of the heater is provided with a filter that removes foreign substances accompanying the sucked air.
前記ファンは、前記組電池の冷却時において、吸気される空気の流量を制御する
ことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の温度調整装置。
The temperature adjusting device according to any one of claims 1 to 6 , wherein the fan controls a flow rate of air that is taken in when the assembled battery is cooled.
前記吸気口は、前記排気口よりも高い位置である
ことを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の温度調整装置。
The temperature adjustment device according to any one of claims 1 to 7 , wherein the intake port is positioned higher than the exhaust port.
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